2 TVAROVÁNÍ TEXTILNÍCH MATERIÁLŮ
|
|
- Matěj Michal Vopička
- před 6 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 2 TVAROVÁNÍ TEXTILNÍCH MATERIÁLŮ Tvarováním se rozumí technologický, fyzikálně - chemický nebo fyzikálně - mechanický proces, který napomáhá k vytvoření požadovaného rovinného nebo prostorového útvaru. Tvarovatelnost závisí na: tepelně - fyzikálních a mechanických vlastnostech materiálu, podmínkách tvarování (teplotě, času, působící síle a vlhkosti), potřebě uchování dosaženého tvaru (dnes řešeno převážně podlepováním). 2.1 SORPČNÍ VLASTNOSTI Textilní vlákna jsou schopné za určitých podmínek přijímat do své struktury určité množství plynů, par, kapalin a nebo roztoků. Kvantita, rychlost, mechanizmus i druh vazeb mezi sorbentem a sorbovanou látkou, doprovodné jevy a analýza sorpce jsou dány podmínkami sorpce. Při zohlednění všech popsaných podmínek není možné komplexní vyjádření sorpčních vlastností. Uvedené ukázky se řeší parciálně podle účelu zkoumání sorpce a její vlastností. Sorpce a sorpční vlastnosti textilních vláken je možné hodnotit z následujících hledisek [1]: faktory podmiňující sorpci vláken, mechanismus sorpce, kinematika sorpce, spřízněné jevy při sorpci, vliv struktury na sorpci, stanovení sorpce Faktory podmiňující sorpci Základním předpokladem pro uskutečnění sorpce je přítomnost sorpčních center ve vláknech, která jsou schopna vázat sorpční látky. Podstatou existence center jsou atomy s dostatečně velkou volnou energií. Tyto se nejčastěji nachází na vnitřním a vnějším povrchu vláken. Sorpční centra jsou nejčastěji tvořené funkčními skupinami. Při vlhkotepelném zpracování je sorbovanou látkou vodní pára. Sorpci vlhkosti ve vláknech podmiňují hydrofilní skupiny v makromolekule vlákna a jejich přístupnost pro molekuly vody. Například celulózová vlákna, kterých molekula celulózy obsahuje 3 hydroxylové skupiny, připadající na každou glukózovou jednotku může vodíkovými vazbami vázat na každé hydroxylové skupině jednu molekulu vody. Ve skutečnosti je sorpce vody při relativních vlhkostech nižší. Příčinou je to, že ne všechny hydroxy-
2 lové skupiny mají dostatečně velkou volnou energii aby vázali vodu. Hydroxylové skupiny tvoří vodíkové vazby mezi jednotlivými řetězci v krystalických oblastech, kde jednotlivé řetězce můžou tvořit sít, jsou vzhledem na sorpci neaktivní. V případě sorpce z kapalného prostředí jsou hodnoty sorpce vyšší a to z důvodu, že na jedno aktivní centrum se může vázat větší počet molekul vody. Polyvynilalkoholová nezesíťovaná vlákna mají vysokou sorpci vlhkosti a ve vodě se rozpouštějí [1]. Proteinové vlákna se skupinou NH v hlavním řetězci makromolekuly a se skupinami OH, NH 3 +, COO, CONH v bočních řetězcích jsou schopné značné interakce s vodou. PAD vlákna se skupinou NH v hlavním řetězci po každých šesti atomech uhlíku vykazuje menší sorpci vlhkosti jako proteinové vlákna. Polyesterová vlákna neobsahuje ve svým řetězci žádné hydrofilní skupiny, jejich sorpce vody mají polypropylénová a polyvynylchloridová vlákna, které mají funkční skupiny po bočních řetězcích inertní k vodě a v hlavním řetězci je jen vazba CH 2 CH [1]. Z uvedených pozorování vyplývá, že chemické složení vláken je určujícím faktorem pro celkové množství sorbované látky. Nadmolekulová struktura vláken a parametry změny povrchu mají druhořadý význam. Tab. 2.1: Vlhkost a bobtnání vláken. Sloupec A představuje vlhkost vláken při 65% relativní vlhkosti a 20ºC v %, B vlhkost vláken při 90 až 95% relativní vlhkosti a 25ºC v % a C bobtnaní vláken v % [1]. Vlákno A B C bavlna vlna přírodní hedvábí 9 20 viskóza semidiacetát 6, polyamid 6. 4,0 4,5 8 8,5 polyester 0,3 0,4 0,5 3 5 polypropylen < 0,01 polyakrylonitril ~ 1 4,5 6,0 polyvynilalkohol 3,4 25 polyvynilchlorid 0,1 < 1 V tabulce č. 2.1 je vlhkost jednotlivých druhů vláken jako je schopnost vláken zadržovat vodu, která se též označuje jako bobtnání Mechanismus sorpce Komplexní posouzení mechanizmus sorpce je relativně obtížné z důvodu složitosti procesu sorpce. Tato složitost je daná množstvím faktorů, které vyplývají na proces sorpce se zřetelem na existenci center, jejich dostupnost, druh možných
3 vazeb mezi sorbentem a sorbovanou látkou, vedlejší reakcí, které se uskutečňují při sorpci, jako je podmínka, při kterých se sorpce uskutečňuje. Existuje několik teorií popisujících mechanismus sorpce. Sorpční centra ve vláknech se odlišují svojí koncentrací. Při posuzování počtu center třeba do úvahy existenci primárních a sekundárních sorpčních center, které váží sorbovanou látku na polymerových řetězcích přímo a nepřímo (obr. 2.1). Primárně sorpční centra jsou přímo v molekule vlákna. Sekundárně vznikají po sorpci látky, které sestávají samostatnými sorpčními centry. Molekuly vody vázané přímo na hydrofilní skupině mají omezený pohyb, nepřímo vázané jsou volnější [1, 5, 11]. H cel O H H H H O O O cel H H H Obr. 2.1: Schematické znázornění sorpce vody s primárními a sekundárními vazbami. sorbované molekuly, polymer se sorpčními centry. Sorpce a desorpce vlhkosti neprobíhají u textilních vláken stejně. To znamená, že vlhkost vlákna, která je za daných podmínek (teplota, tlak, relativní vlhkost vzduchu) v rovnováze s okolím, bude různá jak bude suché vlákno navlhat nebo vysychat. Při zakreslení do grafu závislosti vlhkosti vlákna na relativní vlhkosti vzduchu (obr. 2.3) se vytvoří hysterézní smyčka (obr. 2.2). O
4 vlhkost sušení rovnováha vlhčení hystereze vlhkost desorpce absorpce čas 0 relativní vlhkost prostředí 100 % Obr. 2.2: Závislost vlhkosti vláken na čase sorpce (sušení, vlhčení) vlhkost vláken [mmol g -1 ] relativní vlhkost vzduchu [%] Obr. 2.3: Závislost vlhkosti vláken na relativní vlhkosti prostředí pro 1 viskózu, 2 vlnu, 3 bavlnu, 4 acetát, 5 polyamid, 6 polypropylén, 7 polyester [1]. Vysvětlení sorpční hystereze je možné na základě molekulové teorie. Absorpce se uskutečňuje přednostně v amorfních oblastech, kde je trojrozměrná sít tvořená především mezi molekulovými vazbami v oblasti, kde jsou molekuly v dostatečné blízkosti, anebo se překrývají. Při uskutečňování sorpce zanikají příčné vazby a jsou nahrazené sorpcí vody na aktivních centrech. To v podstatě charakterizuje stav sorpce, kde na suché vlákno s relativně velkým počtem mezimolekulových vazeb působí voda a na desorpci, kde určitá část příčných vazeb nahradí sorbovanou vodou. Při stejných podmínkách vlhkostí vykazují oba dva systémy účinkem energie pohybu atomů a molekul. V určitém časovém intervale se uvolňuje aktivní skupiny porušení příčné vazby nebo se nasorbuje voda. Pravděpodobnost vytvoření nové příčné vazby závisí od blízkosti aktivního centra, které je v suchém vlákně bližší než ve vlákně mokrém. Vlákno, které je na začátku suché, bude sorbovat menší množství molekul (sorpce) jako vlákno vlhké (desorpce) [1].
5 Adsorpční hysterezi vláken je též možné vysvětlit kapilární kondenzací. Avšak kapilární kondenzace se ve vláknech vyskytuje jen při velmi vysokých relativních vlhkostech vzduchu. Rozdílný průběh sorpční izotermy souvisí s rozdílným úhlem smáčení v pórech v průběhu sorpce a desorpce jako na základě rozdělení tvaru pórů [1] Kinetika sorpce Zkoumání rychlosti sorpce a desorpce má svoje opodstatnění především při klimatizaci vláken či textilií, sušení, zušlechťování, vlhkotepelném tvarování, čištění. Kinematiku sorpce různých látek je možné využívat při zkoumání struktury vláken. Sorpce patří mezi heterogenní procesy, skládá se z několik částečných dějů [1]: difuze sorbujících látek k povrchu vláken, sorpce látek na povrchu vláken, desorpce z povrchu, difuze z povrchu dovnitř vláken, sorpce. Na celkovou rychlost sorpce má rozhodující vliv nejpomalejší stupeň difůze látek z povrchu do vnitra vláken, v případě desorpce difůze látek z vnitra vláken na povrch. Nejčastěji se vyjadřuje rychlost sorpce látek do vláken na základě řešení rychlosti difůze pomoc II. Fickova zákona, který vyjadřuje zákonitost mezi časovou a prostorovou změnou koncentrace difundující látky [1]. Rovnice II. Fickova zákona pro válcovité těleso s poloměrem je ve tvaru: c = t D r c r r r kde c...změna koncentrace s časem při určitém poloměru r (r = konst.), t c...derivace koncentrace podle poloměru v určitém čase t (t = konst.), r D...difúzní koeficient. Závisí od difundující látky, druhu a struktury vláken a textilií, teploty, r...poloměr vlákna. V složitých systémech jako jsou vlákna se difúzní koeficient D mění i v závislosti od koncentrace. Při měření difúzního koeficientu v závislosti od koncentrace vody ve vláknech při sorpci vlhkosti dokazují, že difúze je velmi pomalá v suchém vlákně, ale při vyšší vlhkosti vláken se zvýší. Pro lepší vyjádření
6 skutečných podmínek difúze je potom potřebné zahnout závislost D = f ( c) do rovnice. Numerické řešení rovnice se zvyšuje v případě, že dochází k sorpci či chemické reakci, protože tato váže molekuly s difúzního procesu. Potom je nutné doplnit na pravou stranu rovnice člen kc. V případě bobtnání se prostředí pohybuje jako difúzní látka [1]. Uvedené podmínky sice upřesňuje vyjádření difúzního procesu, ale značně komplikují matematické řešení problému. V praxi se obyčejně používají rovnice v nejjednodušších tvarech, které vyjadřují vztah mezi průměrnou koncentrací sorbované látky ve vlákně a časem bez ohledu na jejich fyzikální opodstatnění. Nejčastěji používaný tvar rovnice používané pro vyjádření koncentraci různých sorbovaných látek v čase (c t ) závislost od času má tvar [1]: c t c k1dt 1 exp r = 2 kde c t...průměrná koncentrace v čase t, c...rovnovážná koncentrace, k...konstanta, její hodnota závisí od zvolených podmínek sorpce, r...poloměr vlákna. Pro určování obsahu vlhkosti v závislosti na čase sušení podle [1] platí: c t = c A exp kde c t...průměrná vlhkost v čase t, c 0...počáteční vlhkost v čase t = 0, A...konstanta ~ 0,56, a...faktory normy = (2,405/r)2 + (π/l)2, l...délka válce Průvodní jevy při sorpci 0 ( a D t) Pro hodnoty sorpce jsou důležité vedlejší reakce či změny vlastnosti v důsledku sorpce. Jde především o uvolňovaní tepla, bobtnání vláken a změnu téměř všech mechanických a fyzikálních vlastností vláken Adsorpční teplo Sorpce vody je exotermický děj. Uvolněné sorpční teplo je podobné kondenzačnímu teplu. Podle podmínek rozlišujeme adsorpční teplo na diferenciální Q d (teplo sorpce) a integrální Q i (teplo smáčení). Diferenciální teplo Q d je teplo uvolněné při sorpci vody na 1g suchého vlákna. Vyjadřuje se v Jg -1 (sorbované vody). Voda se může sorbovat z vodní páry Q p nebo
7 kapaliny Q k (teplo bobtnání). Vývoj tepla se v obou případech liší latentní teplo vypařování L v [Jg -1 ]. Z termodynamiky platí [1, 5]: Q = Q + L d Integrální teplo Q i je definované jako teplo které se uvolňují při úplném nasycení sorbentu při určité vlhkosti přepočítané na 1g suchého sorbentu. Vyjadřuje se v Jg -1 (suchého sorbentu). Vztahy mezi jednotlivými teply je možné vyjádřit následovně [1]: Q Q i k k v rs Qk = dr r dqi = 10 dr Integrální teplo je možné určit kalorimetricky se zvýšení teploty a tepelné kapacity při přidání nadbytku vody k vláknům s určitou vlhkostí. Diferenciální teplo je potom možné určit z naměřených hodnot integrálního tepla pomocí uvedených vztahů [1]. Vývoj tepla významně ovlivňuje kondicionování textilií a vláken. Když se uvolňuje teplo, zvyšuje se teplota vláken a tlak vodních par ve vláknech, přičemž se sníží gradient tlaku páry a zpomalí se rychlost sorpce Bobtnání vláken Jiným důležitým spřízněním jevem je bobtnání vláken, které jsou ve většině případů přímo úměrné množství sorbované vody. Jako bobtnání se nejčastěji označují změny rozměrů vláken vlivem sorpce vody či jiných látek. Stupeň bobtnání (S) se všeobecně vyjadřuje jako poměr změny určité rozměrová veličiny k původní veličině [1]: kde X může být při bobtnání: v příčném směru průměr d, (S d ) plocha průřezu A, (S A ) v podélném směru délka l, (S l ) objemovém objem V, (S V ) X S = X Jinou kvantitativní míru bobtnání může být poměr bobtnání v příčném a podélném směru:
8 S S d K =. Poměrem K můžeme vyjádřit anizotropní bobtnání, které závisí od orientace makromolekul a jejich změn. Bobtnání vláken s projevuje zejména v rozměrové stabilitě podmiňuje konstrukci vláken či výrobků z nich. Mimo toho se zmenšují póry mezi vlákny, co způsobuje snížení propustnosti textilií. Popsané průvodní jevy sorpce jsou dostatečnými faktory na základě kterých je možné přijmout předpoklad, že vlivem sorpce se mění téměř všechny s ostatní vlastnosti vláken Je důležité zdůraznit, že přímo vázaná voda mění síly mezi vlákny, čímž ruší mezimolekulové vazby a tak má větší vliv na změnu vlastností jako vody vázaná nepřímo Vliv struktury na sorpci Teoretická sorpce vody vypočítaná na základě množství aktivních center a sorpce skutečná jsou podstatně odlišné, z čeho vyplývá, že ne všechny centra jsou schopné sorbovat vodu. Mimo toho různé množství sorbované vody při dodržování stejných podmínek při vláknech toho stejného chemického složení, jako i různé projevy intenzity spřízněných jevů dokázali, že nadmolekulová struktura významně ovlivňuje sorpci vláken, hned po jejich chemickém složení. Nadmolekulová struktura ovlivňuje celkové množství sorpce jako a její rychlost [1]. Sorpce je především uskutečňována v amorfních oblastech a na povrchu krystalitů. V krystalických oblastech jsou molekuly vlákna silně vázané mezimolekulovými vazbami do pravidelného krystalu. Aktivní skupiny tvoří mezimolekulové vazby formou vodíkových můstků v celulose, vlně, polyamidech anebo disperzní síly v polyesterech. Sorpce se uskuteční jen v tom případě, pokud jsou aktivní skupiny volné [1]. Při podrobnějších zkoumání závislosti mezi strukturami a sorpci použitím více metod se zjistilo, že sorpce je přímo úměrná pohyblivosti segmentů molekul vlákna v amorfních oblastech. Pohyblivost segmentů polymerního řetězců může mimo chemické změny ovlivnit i krystalitu a orientaci. Vzhledem na krystalitu se hodnotí čtyři parametry [1]: velikost krystalických oblastí, krystalická orientace, velikost krystalitů, orientace krystalických oblastí. l
9 2.1.6 Stanovení sorpce Stanovení množství sorbované látky je nutné hodnot vzhledem na způsobů měření a kvalitativní vyjádření množství sorbované látky. Množství sorbované látky a je možné určit analyticky různými způsoby. Metoda založená na jeho určení z rozdílu hmotností vláken se sorbátem m a bez sorbátu m se využívá vždy, když jsou přírůstky či úbytku sorbátů dostatečně přesně vážitelné a při odstranění sorbátů se neuskutečňují žádné vedlejší reakce sorbentu. Potom [1]: [ g] a = m 1 m 0. [1]: Obsah vlhkosti vláken se vyjadřuje v hmotnostních procentech podle vztahu m m r 0 = 10 = 10, m0 m0 který vyjadřuje počet gramů vody připadající na 100 gramů suchého vlákna. Nazývá se také obchodní vlhkost a používá se v dodavatelsko odběratelských podmínkách vláken. Vztah [1]: r m m = 10 = 10 m1 m1 vyjadřuje počet gramů vody v 100 gramech nevysušeného vlákna. Mezi oběma vztahy platí následující [1]: a a 2 a a m0 r1 = = m a 0 + a 1+ m 0 r0 = r Při zkoumání kinetiky sorpce jsou množství sorbované látky nejčastěji vyjadřuje v hmotnosti zlomků sorbát/sorbent (c). 2.2 TERMICKÉ VLASTNOSTI VLÁKEN V této kapitole jsou shrnuty základní představy o vztazích mezi textilními vlákny a teplem. Tyto vztahy je možno posuzovat z několika hledisek např. odolnost vláken při různých teplotách, změny ve vlastnostech a struktuře vláken vlivem tepelného působení, Při působení tepla na vysokomolekulární látku dochází podle fyzikálních zásad ke změně její struktury, které se navenek jeví jako změny tvaru a později jako změny fáze. Podle průběhu změn při působení tepla se polymery rozdělují na [1, 11]:
10 termoplasty při ohřevu vzrůstá pohyb jejich molekul. Polymer působením tepla měkne, při ochlazování se vrací do výchozího stavu. Mluví se o reverzibilním vratném ději. Příkladem termoplastických látek je polyester, polyamid, termosety působením tepla se vazby ještě více propojují. Chemici hovoří o zesíťování struktury. Dochází k vytvrzování polymeru. Tento děj je ireversibilní nevratný. Příkladem jsou epoxidové pryskyřice, bakelit. Termosety se z tohoto důvodu pro textilní a oděvní účely nepoužívají Termostabilita vláken Vliv tepla na vlákna je možné rozdělit do dvou tématických skupin [1, 11]: termofixaci fixaci vláken při jejich výrobě, jde především o vliv tepla na dloužená nefixovaná vlákna, a termostabilitu vliv tepla na fixovaná vlákna při jejich zpracování nebo používání. Účinek tepla na vlákna závisí na mnoha faktorech. Podle toho, jaké jsou podmínky působení tepla, se mění i jeho účinek na vlákna a mění se i vlastnosti vláken. Faktory, které ovlivňují změnu vlastností jednotlivých vláken, je možné charakterizovat teplotou, dobou působení, prostředím, v kterém se nachází vlákna při dané teplotě. Existence molekulové a nadmolekulové struktury vláken určuje stupňovitost strukturní organizace a relativní samostatnost jednotlivých komponentů struktury. Základní charakteristikou jednotlivých druhů makromolekul je jejich pohyblivost, která se bezprostředně projevuje jako reakce na vnější vlivy, např. jako reakce na zahřívání vláken, které způsobuje různé změny vláken, mezi nimi i degradaci [1, 11] Tepelné přechody Pozorováním chování vláken při působení teploty se zjistilo, že některé vlastnosti vláken se při určitých teplotách prudce mění. Projevy hmoty při vnějším působení tepla jsou rozdílné podle toho, zda se jedná o nízkomolekulární nebo vysokomolekulární látku. Molekula nízkomolekulární látky, jenž je stavební jednotkou krystalické struktury (mřížky), při ohřevu rozrušuje pouze jeden typ vazeb, pro tyto látky je charakteristická časová prodleva při konstantní teplotě, kdy se meziatomové vazby rozrušují dodávaným teplem a teprve po rozrušení všech vazeb dojde ke zvýšení teploty. Typickým příkladem je led voda (obr. 2.4). (Toto platí pouze pro čisté látky a při dodržení určitých podmínek.)
11 T [ C] T p Q [J] Obr. 2.4: Graf ohřevu nízkomolekulární látky (vody). Molekulová struktura vysokomolekulárních látek je mnohem složitější. Tvar molekul, tuhost řetězců, stupeň krystalinity to jsou určující faktory pro změny vlastností při působení tepla. Teploty prudkých změn jsou pro jednotlivá vlákna specifické a jsou spojené se změnou pohybu molekulového řetězce. V některých případech je možné hovořit o vícero tepelných přechodech, ve většině případů se hodnotí a pozorují fázový přechod I. řádu a fázový přechod II. řádu. Nejobvyklejší fázový přechod I. řádu je tavení. Zahrnuje změnu pravidelného uspořádání krystalitů na neuspořádanou formu taveninu se strukturou kapaliny. Charakterizovaný je teplotou tavení, nebo také teplotou zvratu I. řádu ϑ I. Fázový přechod II. řádu nevyvolá změny molekulového uspořádání řetězců, ale mění se reakce struktury. Charakterizován je teplotou zeskelnění T g (nebo také teplotou zvratu II. řádu ϑ II ) teplotou, při níž je dodaná tepelná energie v rovnováze s energií mezimolekulových sil tvořících potenciální bariéru rotace segmentů řetězce. Nad teplotou zeskelnění se mezimolekulové síly uvolňují, segmenty řetězce jsou schopné rotovat. Tento přechod je důležitý u polymerů, neboť v této fázi má polymer vlastnosti podobné jako vysoce pružný kaučuk s výbornou tažností. Se stoupající krystalinitou se T g zvyšuje, intenzita projevu se zmenšuje. Úplné krystalické polymery přechod II. řádu nemají. Zjednodušeně lze popsat chování polymeru při zvyšující se teplotě podle následujícího postupu. Při nízkých teplotách vibrují v polymeru pouze atomy kolem rovnovážných poloh. Polymer se jeví jako tvrdý a křehký, vykazuje pouze Hookovské elastické deformace. Tento stav se nazývá skelný a platí do teploty T g (ϑ II ). Při další dodávce tepla se rozkmitají celé amorfní segmenty makromolekul a následně se různě přemisťují a mohou vykonávat difúzní pohyb na krátkou vzdálenost (obr. 2.5). Tento stav se nazývá kaučukovitý. Vykazuje při mechanickém namáhání elastické a současně plastické deformace viskoelasticé deformace. Proto se tento stav nazývá také viskoelastický. Mezi skelným a kaučukovitým stavem se nachází přechodová oblast, při níž dochází k prudké změně některých vlastností vláken, jako je pevnost, optické vlastnosti, entalpie H, měrné teplo [1, 5, 11].
12 Obr. 2.5: Různé konformace amorfních částí makromolekul při působení tepla [11]. Další dodávkou tepla a již pohybujícími se amorfními částmi makromolekul dojde rozrušování sekundárních vazeb v krystalické oblasti. Molekuly mají možnost skluzu (obr. 2.6), dochází při aplikaci vnější silou k jejich nevratnému posuvu. Termoplastická vlákna obsahují velmi nízké procento příčných (sekundárních) vazeb, což umožňuje jejich vyšší pohyblivost. Polymer vykazuje vysokou plastickou deformaci, je to tzv. plastický stav. Obr. 2.6: Posuv (skluz) molekul při působení vnější silou [11]. Mezi kaučukovitým a plastickým stavem se nachází přechodová oblast, tzv. teplota měknutí T M (teplota tečení T f ), při níž dochází k rozrušování prvních sekundárních vazeb. Teoreticky rozrušením poslední sekundární vazby v polymeru jsou roztaveny všechny krystality a tato teplota je označována jako teplota tání T T, nebo také jako teplota zvratu I. řádu ϑ I. Nad touto teplotou se polymer vyskytuje ve formě viskózní kapaliny. Grafický průběh ohřevu vysokomolekulárních látek (obr. 2.7), následkem popsaných dějů, vykazuje teplotu měknutí a tání jako charakteristické ohyby na křivce ohřevu vlákna. ϑ [ C] ϑ T ϑ M ϑ Q[J] Obr. 2.7 Ohřev vysokomolekulární látky. Teplotní rozdíl ϑ = ϑ T ϑ M udává množství krystalického podílu ve vlákně. Obvykle se pohybuje v intervalu C. Teplota zvratu II. řádu ϑ II není na křivce ohřevu odečitatelná (pohlcená tepla jsou velice malé), ale dochází při ní
13 ke změně entalpie H a měrného tepla c, které jsou zobrazeny na obr. 2.8 i pro teplotu taveníϑ I. Pro přesné určení hodnot těchto veličin je to nedostatečné, proto jsou požity jiné metody např. DTA diferenční termická analýza. DTA využívá skutečnost, že každá strukturálně-chemická změna v látce je provázena změnou teplotní. V DTA křivce jsou zobrazeny i přeměny krystalické struktury. Pomocí DTA křivky se dá poměrně přesně určit velikosti teplot, při kterých dochází ke strukturálním změnám vlákna [1, 5]. Tímto způsobem se určují mezní teploty (ϑ II, ϑ M, ϑ I ). Pro zjišťování mezní teploty vzorku vláken pomocí DTA je tento vložen do ohřátého bloku s přesně programově lineárním ohřevem (ϑ = f (t), kde ϑ je teplota a t je čas). Přesné snímače teplot registrují teplotu vzorku a teplotu srovnávacího vzorku (Al 2 O 3 ). Teplotní rozdíl je nepřetržitě snímán a graficky zobrazen (obr. 2.9) [1, 11]. H ϑ II H ϑ I ϑ ϑ c c ϑ ϑ Obr. 2.8: Změna entalpie H a měrného tepla c pro ϑ I a ϑ II.
14 ϑ = f (t) a b ϑ = f (ϑ, t) c dt f dϑ = ( ϑ, t) d ϑ = f (ϑ, t) Obr. 2.9: Grafické znázornění teplotního rozdílu srovnávacího a zkoumaného vzorku, kde představuje křivka z DTA: a přímý záznam křivky ohřevu, b derivovaná křivka přímého ohřevu, c inverzní křivka rychlosti ohřevu, d diferenčně termická křivka.
15 Nejjednodušší zjištění teploty tání vlákna se provádí na speciálním mikroskopu s výhřevným stolkem [5, 11]. Popis jednotlivých stavů je uveden v tab Pro termoplastická vlákna jsou jak pro identifikační tak pro technologickou stránku nejdůležitější tyto teploty: ϑ II teplota zvratu II. řádu, nad níž se provádí dloužení syntetických vláken, žehlení a tvarování oděvních výrobků (viskoelastické deformace), T M teplota měknutí oblast termofixace, ustálení tvaru vláken a plošných textilií, odstranění pnutí ϑ I teplota zvratu I. řádu teplota tání Tab. 2.2: Charakteristické teploty vybraných syntetických vláken [11]. vlákno ϑ II [ C] ϑ M [ C] ϑ I [ C] acetát triacetát polyamid polyamid polyester polypropylén polyakrylonitril polyuretan
16 Tab. 2.3: Přehled působení tepla na vlákno [11]. dodané teplo stav polymeru Sklovitý stav tvrdý polymer vibrace atomů kolem rovnovážných poloh elastická deformace ε E Přechodová oblast teplota zvratu II. řádu (ϑ II ) = teplota skelného přechodu (T g ) σ log E termodynamická charakteristika σ = E ε ε ϑii T g Kaučukovitý stav přemisťování amorfních segmentů molekul různé konformace molekul viskoelastické deformace ε E + ε P Přechodová oblast počátek tání krystalitů teplota měknutí (ϑ M ) = teplota tečení (T f ) σ loge ϑ II ϑ dε σ = E ε + η ε dt ε ϑm T f ϑ M ϑ Plastický stav translační pohyb molekul, jejich změna je nevratná viskózní tok plastická deformace ε P teplota zvratu I. řádu (ϑ I ) = teplota tání (T T ) roztavení všech krystalitů σ log E dε σ =η dt ε ϑ T ϑ
17 2.3 MECHANICKÉ VLASTNOSTI Mechanické vlastnosti zahrnují celý komplex vlastností, které patří mezi nejdůležitější vlastnosti textilních vláken a mají význam nejen při zpracování textilních vláken ale také pro spotřebitele. Textilní materiály jsou v praxi často mechanicky namáhány různým způsobem, někdy jednorázově ale především opakovaně. Při namáhání vláken dochází k jejich strukturálním změnám, které se následně projeví i ve vlastnostech vláken. U textilií se nehodnotí pouze mechanické vlastnosti ale také jejich únava při opakovaném mechanickém namáhání. V podstatě jde o sledování vztahů mezi působící silou a deformací textilií. Vztahy mezi těmito dvěma veličinami jsou velice složité a závisí od množství faktorů. Pro hodnocení kvality textilních materiálů a jejich využití mají význam zejména [1, 11]: pevnost v tahu, tažnost, pevnost v ohybu, pevnost ve smyčce, pevnost v uzlu a jejich příslušné deformace. Všechny vlastnosti závisí na chemické a především na fyzikální struktuře vlákna, teplotě, vlhkosti, způsobu a rychlosti namáhání, Mechanické vlastnosti souvisí i s ostatníma vlastnostmi vláken (optickými, termickými, elektrickými) jako i vzájemně mezi sebou Definice základních pojmů Mechanické vlastnosti popisují schopnost těles změnit tvar a případně i objem (deformovat se) v důsledku působení vnějších mechanických sil. Vnější síla vyvolává v tělese napětí σ, což vede ke vzniku odpovídající deformace ε. Matematicky lze napětí vyjádřit vztahem: F σ = [ Pa], S jestliže je rozložení síly F [N] v ploše namáhaného průřezu S [m 2 ] rovnoměrné. Odpor materiálu proti deformaci charakterizuje modul, obecně definovaný jako poměr aplikovaného napětí a vzniklé deformace, tj.: σ modul = [ Pa]. ε
18 V různých typech mechanických zkoušek lze stanovit různé moduly, např. modul v tahu, modul ve smyku, relaxační modul. Čím je modul látky vyšší, tím vyššího napětí je třeba k dosažení deformace. Inverzní veličinou k modulu je poddajnost charakterizující schopnost materiálu deformovat se za daných podmínek. Je definována jako poměr vzniklé deformace a aplikovaného napětí, tj. ε/σ. V závislosti na druhu experimentu a způsobu namáhání je možné stanovit např. poddajnost v tahu, ve smyku, krípovou poddajnost. Čím větší má látka poddajnost, tím více se při stejně velkém napětí deformuje. Pevnost materiálu definována jako největší (mezní) napětí, které způsobí rozdělení materiálu na dvě části. Tažnost největší protažení, kterého je dosaženo při přetrhu vzorku. Existuje mnoho charakteristik číselně popisujících mechanické vlastnosti látek, za základní z nich se však považují výše uvedené čtyři Rozdělení mechanických vlastností Vzhledem k různorodosti způsobů namáhání a složitosti chování látek představují mechanické vlastnosti obecně dosti rozsáhlý soubor charakteristik, který můžeme třídit podle různých hledisek. Mechanické vlastnosti lze třídit podle [11]: účinku vnějších sil na: deformační popisující průběh deformace materiálu, které můžou být elastické, viskoelastické nebo plastické. destrukční popisující mechanické porušení materiálu (např. pevnost či odolnost v oděru). časového režimu namáhání na: statické, dynamické. způsobu namáhání se rozlišují vlastnosti vyvolané: působením tahu, smyku, tlaku, krutu, ohybu.
19 2.4 PEVNOST A TAŽNOST VLÁKEN Při postupném zatěžování vlákna dochází k jeho deformaci protažení. Tyto změny lze nejlépe znázornit graficky (obr. 2.10). Na uvedeném obrázku je znázorněno jak roste protažení vláken až do okamžiku protržení v závislosti na zvyšujícím se napětím. Bod X označuje maximální zatížení, které vlákno sneslo a jeho příslušnou tažnost [11]. Pevnosti a deformace vláken tahem jsou nejčastějšími používanými hodnotami charakterizujícími mechanické vlastnosti vláken. F [mn] F max X P N l max l [mm] Obr. 2.10: Závislost deformace vlákna na napětí (P mez pružnosti, N mez kluzu). Vzhledem k tomu, že různé průměry vláken znemožňují porovnávat vlákna s rozdílnou jemností a jejich hodnoty pevnost, vyjadřuje se tzv. měrná pevnost : f M FM 1 = [ mn tex ], T která byla zjištěná za klimatických zkušebních podmínek. Jde o absolutní pevnost F vztaženou na jednotku jemnosti T. Kromě této hodnoty se zjišťují hodnoty relativní pevnost za sucha f s a za mokra f m pomocí vztahů: f f s m Fs 2 = 10 F Fm = 10 F 2 [%] [%] kde F s absolutní přetrhová pevnost za sucha [mn], F m absolutní přetrhová pevnost za mokra [mn].
20 Z hodnot odečtených na ose absolutního prodloužení l se určuje poměrné prodloužení tažnost: l ε = 10 2 l 0 [%] kde l 0 upínací délka trhacího stroje [mm]. Jako složená jednotka je definován modul pružnosti, který popisuje lineární oblast tahové křivky [1, 11]: σ p E = ε p [ Pa] kde σ p.. napětí v bodu P [Pa] ε... poměrné prodloužení v bodu P. Podle tahových křivek se dají rozdělit do tří skupin (obr. 2.11). Typ křivek je dán jemnou strukturou vlákna, která je namáhána ve směru osy vlákna ve směru orientace krystalitů a makromolekul [11]. 600 f [mntex -1 ] ε [%] Obr. 2.11: Základní typy tahových křivek textilních vláken. Pás 1 představuje zónu tahových křivek vláken s vysokým stupněm orientace a krystalinity. Křivky mají téměř lineární průběh s nízkou deformací a vysokou pevností. Do této skupiny vláken patří bavlna, lýkové celulosy, polynozická viskóza, vlákna kovová, uhlíková a skleněná. Opakem je pás 2, který představuje vlákna s nízkým stupněm uspořádanosti a vysokou tažností. Do této skupiny vláken patří vlna, přírodní hedvábí, acetát a polyakrylonitril.
21 Pás 3 reprezentuje vlákna u kterých během jejich namáhání tahem dochází k dotvoření struktury a zvýšení pevnosti. Křivky v počátečné fázi (obr úsek a ) vykazují pevnost vazeb v amorfní oblasti, resp. jejich rozrušování a napřímování amorfních segmentů. Tím dochází k uvolňování struktury a v úseku b (obr. 2.12) pak k dalšímu napřimování segmentů makromolekul resp. K jejich prokluzu ve směru tahové sily. V důsledku toho se struktura zpevňuje novými vazbami na základě těsnějšího seskupení, co má za následek zvýšení konečné pevnosti vlákna (obr úsek c ). f [mn] c b a b c ε [%] a Obr. 2.12: Průběh namáhání textilního vlákna v tahu. Při tahovém namáhání vlákna dochází i ke změnám, mezi které patří: uvolňování tepla, ekvivalentní množství zaniklých vazeb, vznik elektrostatického náboje, změna termických a mechanických vlastností. K vlastnímu přetrhu dochází pokud je mechanická síla větší jako nejslabší chemické a fyzikální vazby ve vlákně působící převážně ve směru osy vlákna. Na obr jsou znázorněny tahové křivky pro některé vlákna.
22 6 6 f [cn dtex -1 ] ε [%] Obr. 2.13: Závislost pevnosti od deformace pro vybrané typy vláken. 1 vlna merino, 2 egyptská bavlna, 3 přírodní hedvábí, 4 viskózové hedvábí, 5 acetátové hedvábí, 6 polyamid 6.6, 7 polyester. 2.5 VLIV VLHKOSTI NA PEVNOST A TAŽNOST 1 Podstatný vliv vlhkosti na textilní vlákna se projevuje víc u vláken hydrofilních než u vláken hydrofobních. Téměř ve všech případech se stoupající vlhkostí stoupá tažnost a klesá pevnost vláken. Výjimku tvoří přírodní celulosová vlákna (zejména lýková) s těsnější strukturou, u kterých dochází vlivem vlhkosti ke zvýšení hodnoty pevnosti. Zvýšení pevnosti je dané vyšším počtem nových příčných vazeb (H můstků), daných přítomností vody. Bílkovinová vlákna naopak reagují na přítomnost vody snížením počtu sekundárních vazeb co má za následek snížení pevnosti vláken. Stejným způsobem reagují i vlákna z regenerované celulosy a estery celulosy. Syntetické vlákna vzhledem na nízké sorpční vlastnosti nevykazují téměř žádnou změnu pevnosti a tažnosti. Obecně platí, čím vyšší stupeň uspořádanosti, tím má přítomnost vody větší vliv na vznik nových vazeb a opačně. Orientační údaje pro některé vlákna jsou uvedeny v tab. 2.4 [1]. Intenzita změn tahových křivek v závislosti na relativní vlhkosti φ se zvyšuje se sorpční schopností vlákna (obr. 2.14). Přestavbou amorfní oblasti se v důsledku vzniku vody rozruší některé vazby i v krystalitech a výsledkem je pak snížení pevnosti daného vlákna.
23 Tab. 2.4: Pevnost vybraných vláken při různých hodnotách relativní vlhkosti. Bavlna Vlna Vlákno Přírodní hedvábí Viskózové hedvábí Polyamidové hedvábí Relativní vlhkost Pevnost [% den -1 ] * [%] 25 2,4 65 4, ,55 0 2,3 65 1, ,6 0 5,8 65 5, ,3 0 2,5 65 2, ,9 0 6,8 65 5, , f [mn tex -1 ] ε [%] Obr. 2.14: Pevnost textilních vláken v závislosti na relativní vlhkosti φ (8, 35, 65, 93 %). Velice často se používá relativní pevnost za mokra, tj. poměr pevnosti za mokra (100 % vlhkosti) k pevnosti za sucha (při vlhkosti vlákna, které je v rovnováze s 65 %-ní relativní vlhkostí vzduchu) a udává se v procentech. * pro převod jemnosti mezi T tex a T den platí vztah: T d 6 10 m kg = 9 T = 9 l m
24 2.6 VLIV TEPLOTY NA PEVNOST A TAŽNOST Růst teploty způsobuje zvýšenou pohyblivost řetězců v amorfních oblastech v důsledku čeho vykazují tahové křivky nižší hodnoty pevnosti a vyšší hodnoty deformace (obr. 2.15) f [mn tex -1 ] ε [%] Obr. 2.15: Pevnost textilních vláken v závislosti na teplotě (20, 100, 150, 200 C). K největším změnám mechanických vlastností (bez degradace vlákna) dochází v blízkosti bodu tavení, resp. bodu měknutí vláken. Při všech úvahách o deformaci vláken tahem byla zanedbána změna průřezu vlákna při protažení a nerovnoměrnost průřezu [1]. 2.7 ZÁKLADNÍ TYPY ZKOUŠEK MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ Při stálosti struktury polymerního materiálu a neproměnnosti vnějších podmínek (způsobu upnutí a namáhání, tlaku a vlhkosti) se v experimentech mohou měnit tři veličiny: napětí σ, deformace ε a rychlost deformace. Podle toho, kterou z těchto tří proměnných udržujeme během zkoušky na konstantní hodnotě, rozlišujeme [22]: zkoušky s konstantní deformační rychlostí, při nichž sledujeme závislosti σ ε; vzorek je prodlužován s konstantní rychlostí. zkoušky s konstantním napětím (krípové zkoušky), kde je vzorek zatížen stálým deformačním napětím, sledován je postupný růst deformace s časem. zkoušky s konstantní deformací (relaxace napětí), při nichž je vzorek deformován konstantní rychlostí na určitou hodnotu deformace. Po zastavení deformace je registrován pokles napětí s časem.
25 σ ε σ a) ε b) t c) t Obr. 2.16: a) Pracovní křivka b) Krípová křivka c) Relaxační křivka Krípové a relaxační zkoušky jsou velmi důležité zvláště u polymerních materiálů, pro něž je typická silná závislost mechanických vlastností na čase, a to zejména v přechodové oblasti (skelný přechod). Obecně lze tyto zkoušky provést při libovolné hladině napětí či deformace, libovolném způsobu namáhání a při různém časovém režimu zatížení. Nejčastěji jsou u polymerů realizovány v oblasti viskoelastických deformací. 2.8 TYPY DEFORMAČNÍHO CHOVÁNÍ POLYMERŮ U polymerů v pevném stavu lze nalézt v závislosti na velikosti aplikovaného podnětu, teplotě a vlhkosti ve větší nebo menší míře tři typy deformačních jevů [22]: Elastická (hookeovská) deformace okamžitá; časově nezávislá a dokonale vratná. U vysoce krystalických polymerů je velmi malá, uplatňuje se především při velmi krátkých časech měření. U textilních vláken se prakticky nevyskytuje. Viskoelastická deformace časově zpožděná za podnětem. V průběhu doby zatížení narůstá, po odlehčení postupně, v závislosti na čase, mizí. V principu je dokonale vratná. Doba návratu do původního, nedeformovaného stavu však může být u některých polymerů velmi dlouhá. Viskoelastické vlastnosti jsou pro polymerní látky typické. Pro tvarování oděvních materiálů jsou tyto deformace velni používané. Plastická (trvalá) deformace časově závislá a dokonale nevratná. 2.9 VISKOELASTICKÉ CHOVÁNÍ LÁTEK Ve struktuře semikrystalických polymerů lze nalézt oblasti s různým stupněm uspořádanosti, od dokonale uspořádaných (krystalických) až po naprosto neuspořádané (amorfní). Při mechanickém namáhání pod mezí kluzu se krystalické oblasti chovají v podstatě elasticky a v amorfních oblastech dochází k viskóznímu toku. Látka jako celek pak vykazuje současně oba typy chování je viskoelastická [22]. Pro lepší pochopení chování viskoelastické látky lze provést vzájemné porovnání obou typů jednoduchých ideálních látek.
26 2.9.1 ELASTICKÁ LÁTKA nemá paměť, deformace nezávisí na předchozí deformační historii, deformace je dokonale vratná, napětí σ je lineární funkcí deformace ε, tj. platí Hookeův zákon (obr. 2.17). σ σ = E ε ε Obr. 2.17: Závislost napětí na deformaci elastické látky. Youngův modul E je materiálová konstanta, tj. nezávisí na velikosti deformace, ani na čase, deformace nezávisí na čase pro σ = σ 0 = konst.: ε = 1/E σ 0, časový průběh deformace přesně souhlasí s časovým průběhem napětí (obr. 2.18) σ ε t Obr. 2.18: Porovnání časového průběhu deformace a časového průběhu napětí elastické látky. deformace není spojena se ztrátami energie; energie se v látce akumuluje a po odlehčení je spotřebována na návrat tělesa do původního stavu, moduly a poddajnosti nezávisí na čase, elastická látka má definovaný tvar a deformací vnější silou přechází do nového rovnovážného tvaru VIZKÓZNÍ LÁTKA má paměť, deformace závisí na předchozí deformační historii, deformace je dokonale nevratná, napětí τ je lineární funkcí rychlosti deformace γ, tj. platí Newtonův zákon t
27 τ Obr. 2.19: Závislost napětí na rychlosti deformace viskózní látky. dynamická viskozita η je materiálová konstanta, deformace závisí na čase; při konstantním napětí τ 0 roste lineárně s časem: () t t dγ τ = η dt τ 0 γ =, po odlehčení se dosažená hodnota deformace zachovává. η γ τ γ t Obr. 2.20: Porovnání časového průběhu napětí a časového průběhu deformace viskózní látky. při deformaci se nevratně mění mechanická energie v teplo, deformace je doprovázena ztrátou energie, moduly a poddajnosti jsou časově závislé, viskózní kapalina nemá definovaný tvar. Ideální elastická látka stejně jako ideálně viskózní látka neexistují. Vlastnosti reálných polymerů tvoří přechod mezi vlastnostmi obou ideálních látek. Při malých deformacích a malých rychlostech deformace lze vztah časově závislého napětí a deformace popsat lineární diferenciální rovnicí s konstantními koeficienty tj. látka má lineární viskoelastické vlastnosti. Nejjednodušší rovnici tohoto typu lze dostat kombinací Hookeova zákona, popisujícího pevnou lineární elastickou látku a Newtonova zákona, který popisuje lineární viskózní kapalinu. Rovnice má následující tvar: dε σ = E ε + η. dt Reálná viskoelastická látka má následující základní vlastnosti: látka si pamatuje předchozí deformační historii, po zatížení vzniká jak okamžitá deformace, tak deformace časově závislá, t
28 část deformační práce se akumuluje, část se promění v teplo; po odlehčení se látka zcela nevrací do původního nedeformovaného stavu a proto je technologicky často využívána pro žehlení a tvarování oděvních výrobků, elastický modul je časově závislý při statických měřeních. Vlastnosti viskoelastické látky jsou nejlépe poznatelné v krípovém a relaxačním experimentu Chování viskoelastické látky v krípovém experimentu Krípový experiment je realizován při konstantním napětí σ 0. Časový průběh napětí a deformace jsou znázorněny na obr Krípová křivka představuje odezvu deformace na skok napětí [22]. a) σ σ 0 t ε 2 ε z + ε v ε 0 ε 0 1 ε ε z b) kríp zpětný kríp ε 0 t Obr. 2.21: Experiment krípu a zpětného krípu na nelineární viskoelastické látce. a) časový průběh napětí, b) časový průběh deformace křivka 1: zesíťovaný polymer, křivka 2: lineární polymer. Časově závislou deformaci zde lze rozdělit do třech složek: ( t) = ε + ε z ( t) ε ( t) ε = 0 +, kde: ε 0... elastická, časově nezávislá deformace, ε z... časově závislá (zpožděná), dokonale vratná deformace, ε v... deformace odpovídající časově závislému, dokonale nevratnému viskóznímu toku. Časový průběh zpožděné deformace ε z (t) se podstatně liší u lineárních a zesíťovaných polymerů. U lineárních polymerů (např. textilních vláken) tato složka deformace v průběhu zatížení neustále narůstá, u zesíťovaných polymerů se po uplynutí retardační doby τ c, charakteristické pro danou látku, ustálí na určité rovnovážné hodnotě ε. Deformace odpovídající viskóznímu toku ε v (t) s časem v
29 lineárně vzrůstá. Obě časově závislé složky deformace ε z (t) a ε v (t) lze experimentálně oddělit zpětným krípem. Jednotlivým složkám deformace rovněž odpovídají složky časově závislé krípové poddajnosti, kterou je možné vyjádřit vztahem: J () t ( t) ε = = J 0 σ 0 + J () t J () t z + O viskoelastickém chování polymeru při krípovém experimentu rozhoduje retardační doba krípu τ c, definovaná jako doba, za kterou vzroste deformace na 63,2 % své konečné hodnoty. Časová závislost krípové poddajnosti se nazývá krípová funkce a její průběh, typický pro idealizovaný amorfní polymer je znázorněn na obr Funkce vykazuje tzv. kaučukovité plató, jež nacházíme u semikrystalických lineárních polymerů (textilních vláken), vlákno přechází z viskoelastického stavu plynule do oblasti toku. Při velmi dlouhých dobách zatížení přechází polymer postupně do oblasti viskoplastického toku, v níž snadno podléhá deformaci lineární polymer, u zesíťovaného polymeru se deformace s časem již dále nezvětšuje [22]. y. log J(t) [Pa -1 ] skelný visko - elastický kaučukovitý lineární polymer 10-5 zesíťovaný polymer 10-9 τ c log t [s] Obr. 2.22: Závislost krípové poddajnosti na čase, typické pro amorfní polymer. V průběhu experimentu se polymer může v závislosti na době zatížení t m nacházet postupně ve čtyřech různých stavech: t m << τ c skelný stav, t m t m τ c viskoelastický stav, > τ c kaučukovitý stav, t m >> τ c viskoplastický stav Chování viskoelastické látky v experimentu relaxace napětí Relaxace napětí je opačným pokusem ke krípu. Na konstantní hodnotě je udržována deformace ε 0. Napětí, potřebné k zachování této deformace, se bude postupně zmenšovat.
30 Zároveň bude klesat i odpor materiálu proti deformaci vyjádřený relaxačním modulem G(t), definovaný vztahem: () t ε 0 ( ) σ t G =, kde σ(t)... pokles napětí s časem v průběhu experimentu. Relaxační křivka (obr. 2.23) představuje odezvu napětí na skok deformace. Časový průběh napětí lze obecně zapsat ve tvaru: ( ) = σ ( t) + σ σ t r, kde σ... ustálená složka napětí, typická pro zesíťované polymery σ r (t)... relaxovaná složka napětí. ε ε 0 σ σ 0 1 t σ 2 Obr. 2.23: Napěťová relaxace u lineární viskoelastické látky: časový průběh deformace a napětí. Křivka 1 zesíťovaný polymer, křivka 2 lineární polymer. Relaxační doba má v tomto experimentu analogický význam jako doba retardační. Je důležitou materiálovou charakteristikou viskoelastické látky, je dána její strukturou a definovaná jako doba, za kterou napětí poklesne na 36,8 % své původní hodnoty (σ 0 ) [22]. Relaxační modul G(t) [Pa] lze zapsat jako součet dvou složek: G () t ( t) σ = = G G ε 0 r () t + Rovnovážný modul G je časově nezávislá složka typická pro zesíťované polymery, u textilních vláken se nevyskytuje. V závislosti na době zatížení může polymer procházet stejnými čtyřmi stavy jako u krípu. U textilních vláken se oblast. t
31 kaučukovité elasticity nevyskytuje, neboť jde o polymery lineární a semikrystalické. Relaxační doba prochází středem viskoelastické oblasti, rozhoduje o viskoelastickém chování polymeru při napěťové relaxaci. U téhož polymeru je řádově stejná jako retardační doba, obě hodnoty však nejsou zcela totožné. S rostoucí teplotou relaxační doba klesá. log G(t) [Pa -1 ] 10 9 skelný visko - elastický kaučukovitý 10 5 lineární polymer zesíťovaný polymer τ r log t [s] Obr. 2.24: Závislost relaxačního modulu amorfního polymeru na čase.
VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken
VLASNOSI VLÁKEN 3. epelné vlastnosti vláken 3.. Úvod epelné vlastnosti vláken jsou velice důležité, neboť jsou rozhodující pro volbu vhodných parametrů zpracování i použití vláken. Závisí na chemickém
VíceStruktura polymerů. Příprava (výroba).struktura vlastnosti. Materiálové inženýrství (Nauka o materiálu) Základní představy: přírodní vs.
Struktura polymerů Základní představy: přírodní vs. syntetické V.Švorčík, vaclav.svorcik@vscht.cz celulóza přírodní kaučuk Příprava (výroba).struktura vlastnosti Materiálové inženýrství (Nauka o materiálu)
VíceZákladem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:
Molekulová fyzika zkoumá vlastnosti látek na základě jejich vnitřní struktury, pohybu a vzájemného působení částic, ze kterých se látky skládají. Termodynamika se zabývá zákony přeměny různých forem energie
VíceNelineární problémy a MKP
Nelineární problémy a MKP Základní druhy nelinearit v mechanice tuhých těles: 1. materiálová (plasticita, viskoelasticita, viskoplasticita,...) 2. geometrická (velké posuvy a natočení, stabilita konstrukcí)
VíceVlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti
Vlastnosti a zkoušení materiálů Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti Teoretická a skutečná pevnost kovů Trvalá deformace polykrystalů začíná při vyšším napětí než u monokrystalů, tj. hodnota meze
Více6. Viskoelasticita materiálů
6. Viskoelasticita materiálů Viskoelasticita materiálů souvisí se schopností materiálů tlumit mechanické vibrace. Uvažujme harmonické dynamické namáhání (tzn. střídavě v tahu a tlaku) materiálu v oblasti
VíceMol. fyz. a termodynamika
Molekulová fyzika pracuje na základě kinetické teorie látek a statistiky Termodynamika zkoumání tepelných jevů a strojů nezajímají nás jednotlivé částice Molekulová fyzika základem jsou: Látka kteréhokoli
VíceNauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky
Nauka o materiálu Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky Opakování z minula Materiál Degradační procesy Vnitřní stavba atomy, vazby Krystalické, amorfní, semikrystalické Vlastnosti materiálů chemické,
VíceReologické modely technických materiálů při prostém tahu a tlaku
. lekce Reologické modely technických materiálů při prostém tahu a tlaku Obsah. Základní pojmy Vnitřní síly napětí. Základní reologické modely technických materiálů 3.3 Elementární reologické modely creepu
Více8 Elasticita kaučukových sítí
8 Elasticita kaučukových sítí Elastomerní polymerní látky (např. kaučuky) tvoří ze / chemické příčné vazby a / fyzikální uzly. Vyznačují se schopností deformovat se již malou silou nejméně o 00 % své původní
VíceKatedra textilních materiálů ENÍ TEXTILIÍ PŘEDNÁŠKA 7 MECHANICKÉ VLASTNOSTI
PŘEDNÁŠKA 7 Definice: Mechanické vlastnosti materiálů - odezva na mechanické působení od vnějších sil: 1. na tah 2. na tlak 3. na ohyb 4. na krut 5. střih F F F MK F x F F F MK 1. 2. 3. 4. 5. Druhy namáhání
VíceKONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška
1. Tahová zkouška Tahová zkouška se provádí dle ČSN EN ISO 6892-1 (aktualizována v roce 2010) Je nejčastější mechanickou zkouškou kovových materiálů. Zkoušky se realizují na trhacích strojích, kde se zkušební
VíceVlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.9 Plasticita a creep
Vlastnosti a zkoušení materiálů Přednáška č.9 Plasticita a creep Vliv teploty na chování materiálu 1. Teplotní roztažnost L = L α T ( x) dl 2. Závislost modulu pružnosti na teplotě: Modul pružnosti při
VíceKatedra textilních materiálů ENÍ TEXTILIÍ PŘEDNÁŠKA 4
PŘEDNÁŠKA 4 PODMÍNKY PRO Vlastnosti charakterizující vnější formu textilií Hmotnost Obchodní hmotnost - je definována jako čistá hmotnost doplněná o obchodní přirážku Čistá hmotnost - je to hmotnost materiálu
VíceMechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin
Mechanika kontinua Mechanika elastických těles Mechanika kapalin Mechanika kontinua Mechanika elastických těles Mechanika kapalin a plynů Kinematika tekutin Hydrostatika Hydrodynamika Kontinuum Pro vyšetřování
Více2 Tokové chování polymerních tavenin reologické modely
2 Tokové chování polymerních tavenin reologické modely 2.1 Reologie jako vědní obor Polymerní materiály jsou obvykle zpracovávány v roztaveném stavu, proto se budeme v prvé řadě zabývat jejich tokovým
VíceBIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY
BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY ROTAČNÍ POHYB TĚLESA, MOMENT SÍLY, MOMENT SETRVAČNOSTI DYNAMIKA Na rozdíl od kinematiky, která se zabývala
VíceMechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření. Metody charakterizace nanomateriálů 1
Mechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření Metody charakterizace nanomateriálů 1 Základní rozdělení vlastností ZMV Přednáška č. 1 Nejobvyklejší dělení vlastností materiálů v technické
VíceSklářské a bižuterní materiály 2005/06
Sklářské a bižuterní materiály 005/06 Cvičení 4 Výpočet parametru Y z hmotnostních a molárních % Vlastnosti skla a skloviny Viskozita. Viskozitní křivka. Výpočet pomocí Vogel-Fulcher-Tammannovy rovnice.
Více7 Lineární elasticita
7 Lineární elasticita Elasticita je schopnost materiálu pružně se deformovat. Deformace ideálně elastických látek je okamžitá (časově nezávislá) a dokonale vratná. Působí-li na infinitezimální objemový
VícePružnost a pevnost. zimní semestr 2013/14
Pružnost a pevnost zimní semestr 2013/14 Organizace předmětu Přednášející: Prof. Milan Jirásek, B322 Konzultace: pondělí 10:00-10:45 nebo dle dohody E-mail: Milan.Jirasek@fsv.cvut.cz Webové stránky předmětu:
Více12. Struktura a vlastnosti pevných látek
12. Struktura a vlastnosti pevných látek Osnova: 1. Látky krystalické a amorfní 2. Krystalová mřížka, příklady krystalových mřížek 3. Poruchy krystalových mřížek 4. Druhy vazeb mezi atomy 5. Deformace
Více5.0 ZJIŠŤOVÁNÍ FÁZOVÝCH PŘEMĚN
5.0 ZJIŠŤOVÁNÍ FÁZOVÝCH PŘEMĚN Metody zkoumání fázových přeměn v kovech a slitinách jsou založeny na využití změn převážně fyzikálních vlastností, které fázovou přeměnu a s ní spojenou změnu struktury
VíceTeorie transportu plynů a par polymerními membránami. Doc. Ing. Milan Šípek, CSc. Ústav fyzikální chemie VŠCHT Praha
Teorie transportu plynů a par polymerními membránami Doc. Ing. Milan Šípek, CSc. Ústav fyzikální chemie VŠCHT Praha Úvod Teorie transportu Difuze v polymerních membránách Propustnost polymerních membrán
VíceNauka o materiálu. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti
Nauka o materiálu Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti Teoretická a skutečná pevnost kovů Trvalá deformace polykrystalů začíná při vyšším napětí než u monokrystalů, tj. hodnota meze kluzu R e, odpovídající
VíceOTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6
OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6 POSUZOVÁNÍ KONSTRUKCÍ PODLE EUROKÓDŮ 1. Jaké mezní stavy rozlišujeme při posuzování konstrukcí podle EN? 2. Jaké problémy řeší mezní stav únosnosti
VíceNAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)
NAUKA O MATERIÁLU I Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení) Autor přednášky: Ing. Daniela Odehnalová Pracoviště: TUL FS, Katedra materiálu
Více4 Viskoelasticita polymerů II - creep
4 Viskoelasticita polymerů II - creep Teorie Ke zkoumání mechanických vlastností viskoelastických polymerních látek používáme dvě nestacionární metody: relaxační test (podrobně popsaný v úloze Viskoelasticita
Více10. Energie a její transformace
10. Energie a její transformace Energie je nejdůležitější vlastností hmoty a záření. Je obsažena v každém kousku hmoty i ve světelném paprsku. Je ve vesmíru a všude kolem nás. S energií se setkáváme na
VíceVlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů
Vlastnosti a zkoušení materiálů Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů Zpevnění monokrystalu a polykrystalického kovu Monokrystal Atomy jsou pravidelně uspořádány, tvoří trojrozměrné útvary, které
Více9 Viskoelastické modely
9 Viskoelasické modely Polymerní maeriály se chovají viskoelasicky, j. pod vlivem mechanického namáhání reagují současně jako pevné hookovské láky i jako viskózní newonské kapaliny. Viskoelasické maeriály
Více18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.
18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D. valach@fd.cvut.cz Informace o předmětu http://mech.fd.cvut.cz/education/bachelor/18mty Popis předmětu Témata přednášek Pokyny k provádění cvičení Informace ke zkoušce
VíceAmorfní a krystalické polymery, termické analýzy DSC, TGA,TMA
Amorfní a krystalické polymery, termické analýzy DSC, TGA,TMA Úvod: pro možnosti využití tepelných analýz je potřeba znát základní rovnice pro stanovení výpočtu tepla a určit tepelné konstanty. U polymerních
VíceSkupenské stavy látek. Mezimolekulární síly
Skupenské stavy látek Mezimolekulární síly 1 Interakce iont-dipól Např. hydratační (solvatační) interakce mezi Na + (iont) a molekulou vody (dipól). Jde o nejsilnější mezimolekulární (nevazebnou) interakci.
VíceNauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny
Nauka o materiálu Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny Difuze v tuhých látkách Difuzí nazýváme přesun atomů nebo iontů na vzdálenost větší než je meziatomová vzdálenost. Hnací
VíceTeorie tkaní. Modely vazného bodu. M. Bílek
Teorie tkaní Modely vazného bodu M. Bílek 2016 Základní strukturální jednotkou tkaniny je vazný bod, tj. oblast v okolí jednoho zakřížení osnovní a útkové nitě. Proces tkaní tedy spočívá v tvorbě vazných
VíceAdhezní síly v kompozitech
Adhezní síly v kompozitech Nanokompozity Pro 5. ročník nanomateriály Fakulta mechatroniky Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010 Vazby na rozhraní
VícePodstata plastů [1] Polymery
PLASTY Podstata plastů [1] Materiály, jejichž podstatnou část tvoří organické makromolekulami látky (polymery). Kromě látek polymerní povahy obsahují plasty ještě přísady (aditiva) jejichž účelem je specifická
VícePorušení hornin. J. Pruška MH 7. přednáška 1
Porušení hornin Předpoklady pro popis mechanických vlastností hornin napjatost masivu je včase a prostoru proměnná nespojitosti jsou určeny pevnostními charakteristikami prostředí horniny ovlivňuje rychlost
VíceTEORIE TVÁŘENÍ. Lisování
STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA, Praha 10, Na Třebešíně 2299 příspěvková organizace zřízená HMP Lisování TEORIE TVÁŘENÍ TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM, STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
VíceLOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek
Struktura a vlastnosti pevných látek Rozdělení pevných látek (PL): monokrystalické krystalické Pevné látky polykrystalické amorfní Pevné látky Krystalické látky jsou charakterizovány pravidelným uspořádáním
VíceStřední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191
Název školy Název projektu Registrační číslo projektu Autor Název šablony Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191 Modernizace výuky
VíceKapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI. Jaroslav Krucký, PMB 22
Kapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI Jaroslav Krucký, PMB 22 SYMBOLY Řecká písmena θ: kontaktní úhel. σ: napětí. ε: zatížení. ν: Poissonův koeficient. λ: vlnová délka. γ: povrchová
VíceDVA ZÁKLADNÍ PROBLÉMY PLASTICITY KOVŮ
Úvod PLASTICITA DVA ZÁKLADNÍ PROBLÉMY PLASTICITY KOVŮ I. Návrh konstrukce z "mezního stavu Zahrnuje relativně malá plastická přetvoření často stejného řádu jako jsou souběžná elastická přetvoření. Analýza
VíceExperimentální metody
Experimentální metody 05 Termická Analýza (TA) Termická analýza Fázové přeměny tuhých látek jsou doprovázeny pohlcováním nebo uvolňováním tepla, změnou rozměrů, změnou magnetických, elektrických, mechanických
VícePočítačová dynamika tekutin (CFD) Základní rovnice. - laminární tok -
Počítačová dynamika tekutin (CFD) Základní rovnice - laminární tok - Základní pojmy 2 Tekutina nemá vlastní tvar působením nepatrných tečných sil se částice tekutiny snadno uvedou do pohybu (výjimka některé
VíceA mez úměrnosti B mez pružnosti C mez kluzu (plasticity) P vznik krčku na zkušebním vzorku, smluvní mez pevnosti σ p D přetržení zkušebního vzorku
1. Úlohy a cíle teorie plasticity chopnost tuhých těles deformovat se působením vnějších sil a po odnětí těchto sil nabývat původního tvaru a rozměrů se nazývá pružnost. 1.1 Plasticita, pracovní diagram
Více4. Napjatost v bodě tělesa
p04 1 4. Napjatost v bodě tělesa Předpokládejme, že bod C je nebezpečným bodem tělesa a pro zabránění vzniku mezních stavů je m.j. třeba zaručit, že napětí v tomto bodě nepřesáhne definované mezní hodnoty.
Vícetuhost, elasticita, tvrdost, relaxace a creep, únava materiálu, reologické modely, zátěž a namáhání
tuhost, elasticita, tvrdost, relaxace a creep, únava materiálu, reologické modely, zátěž a namáhání Reologie obor mechaniky - zabývá obecnými mechanickými vlastnostmi látek vztahy mezi napětím, deformacemi
VíceTéma 2 Napětí a přetvoření
Pružnost a plasticita, 2.ročník bakalářského studia Téma 2 Napětí a přetvoření Deformace a posun v tělese Fzikální vztah mezi napětími a deformacemi, Hookeův zákon, fzikální konstant a pracovní diagram
VíceMěření teplotní roztažnosti
KATEDRA EXPERIMENTÁLNÍ FYZIKY PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA UNIVERZITY PALACKÉHO V OLOMOUCI FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Z MOLEKULOVÉ FYZIKY A TERMODYNAMIKY Měření teplotní roztažnosti Úvod Zvyšování termodynamické teploty
VíceMetody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce
Metody využívající rentgenové záření Rentgenografie, RTG prášková difrakce 1 Rentgenovo záření 2 Rentgenovo záření X-Ray Elektromagnetické záření Ionizující záření 10 nm 1 pm Využívá se v lékařství a krystalografii.
VíceZáklady vakuové techniky
Základy vakuové techniky Střední rychlost plynů Rychlost molekuly v p = (2 k N A ) * (T/M 0 ), N A = 6. 10 23 molekul na mol (Avogadrova konstanta), k = 1,38. 10-23 J/K.. Boltzmannova konstanta, T.. absolutní
VíceKapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky
Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky Metalické roztavené kovy, ionty + elektrony, elektrostatické síly Iontové roztavené soli, FLINAK (LiF + NaF + KF), volně pohyblivé anionty a kationty, iontová
Více1. Mechanické vlastnosti šitých spojů a textilií
Mechanické vlastnosti šitých spojů a textilií 1. Mechanické vlastnosti šitých spojů a textilií 1.1 Teoretická pevnost švu Za teoretickou hodnotu pevnosti švu F š(t), lze považovat maximálně dosažitelnou
VíceNAUKA O MATERIÁLU I. Zkoušky mechanické. Přednáška č. 04: Zkoušení materiálových vlastností I
NAUKA O MATERIÁLU I Přednáška č. 04: Zkoušení materiálových vlastností I Zkoušky mechanické Autor přednášky: Ing. Daniela ODEHNALOVÁ Pracoviště: TUL FS, Katedra materiálu ZKOUŠENÍ mechanických vlastností
VíceTransportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny
Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny Hustota toku Zatím jsme studovali pouze soustavy, které byly v rovnovážném stavu není-li soustava v silovém poli, je hustota částic stejná
VícePevnost kompozitů obecné zatížení
Pevnost kompozitů obecné zatížení Osnova Příčná pevnost v tahu Pevnost v tahu pod nenulovým úhlem proti vláknům Podélná pevnost v tlaku Příčná pevnost v tlaku Pevnost vláknových kompozitů - obecně Základní
VíceMetody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření
Metody využívající rentgenové záření Rentgenovo záření Rentgenografie, RTG prášková difrakce 1 2 Rentgenovo záření Vznik rentgenova záření X-Ray Elektromagnetické záření Ionizující záření 10 nm 1 pm Využívá
VíceTENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE. Obrázek 1: Volba souřadnicového systému
TENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE Obrázek 1: Volba souřadnicového systému Pole posunutí, deformace, napětí v materiálovém bodě {u} = { u v w } T (1) Obecně 9 složek pole napětí lze uspořádat do matice [3x3] -
Více1. Úvod do pružnosti a pevnosti
1. Úvod do pružnosti a pevnosti Mechanika je nejstarší vědní obor a její nedílnou součástí je nauka o pružnosti a pevnosti. Pružností nazýváme schopnost pevných těles získat po odstranění vnějších účinků
VícePružnost, pevnost, tvrdost, houževnatost. Jaký je v tom rozdíl?
Pružnost, pevnost, tvrdost, houževnatost. Jaký je v tom rozdíl? Zkušební stroj pro zkoušky mechanických vlastností materiálů na Ústavu fyziky materiálů AV ČR, v. v. i. Pružnost (elasticita) Z fyzikálního
VíceStruktura a vlastnosti kovů I.
Struktura a vlastnosti kovů I. Vlastnosti fyzikální (teplota tání, měrný objem, moduly pružnosti) Vlastnosti elektrické (vodivost,polovodivost, supravodivost) Vlastnosti magnetické (feromagnetika, antiferomagnetika)
VíceTest A 100 [%] 1. Čím je charakteristická plastická deformace? - Je to deformace nevratná.
Test A 1. Čím je charakteristická plastická deformace? - Je to deformace nevratná. 2. Co je to µ? - Poissonův poměr µ poměr poměrného příčného zkrácení k poměrnému podélnému prodloužení v oblasti pružných
VíceVybrané technologie povrchových úprav. Základy vakuové techniky Doc. Ing. Karel Daďourek 2006
Vybrané technologie povrchových úprav Základy vakuové techniky Doc. Ing. Karel Daďourek 2006 Střední rychlost plynů Rychlost molekuly v p = (2 k N A ) * (T/M 0 ), N A = 6. 10 23 molekul na mol (Avogadrova
VíceBIOMECHANIKA BIOMECHANIKA KOSTERNÍHO SUBSYSTÉMU
BIOMECHANIKA BIOMECHANIKA KOSTERNÍHO SUBSYSTÉMU MECHANICKÉ VLASTNOSTI BIOLOGICKÝCH MATERIÁLŮ Viskoelasticita, nehomogenita, anizotropie, adaptabilita Základní parametry: hmotnost + elasticita (akumulace
VícePoruchy krystalové struktury
Tomáš Doktor K618 - Materiály 1 15. října 2013 Tomáš Doktor (18MRI1) Poruchy krystalové struktury 15. října 2013 1 / 30 Poruchy krystalové struktury nelze vytvořit ideální strukturu krystalu bez poruch
VíceTypy molekul, látek a jejich vazeb v organismech
Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech Organismy se skládají z molekul rozličných látek Jednotlivé látky si organismus vytváří sám z jiných látek,
VíceFyzika - Sexta, 2. ročník
- Sexta, 2. ročník Fyzika Výchovné a vzdělávací strategie Kompetence komunikativní Kompetence k řešení problémů Kompetence sociální a personální Kompetence občanská Kompetence k podnikavosti Kompetence
VíceTermodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů
Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů energií (mechanické, tepelné, elektrické, magnetické, chemické a jaderné) při td. dějích. Na rozdíl od td. cyklických dějů
VíceVzpěr, mezní stav stability, pevnostní podmínky pro tlak, nepružný a pružný vzpěr Ing. Jaroslav Svoboda
Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1 Šablona: Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název: Téma: Autor: Číslo: Anotace: Mechanika, pružnost pevnost Vzpěr,
VíceNauka o materiálu. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů
Nauka o materiálu Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů Zpevnění monokrystalu a polykrystalického kovu Monokrystal Atomy jsou pravidelně uspořádány, tvoří trojrozměrné útvary, které lze získat
VíceKATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM transport vodní páry
KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE 123TVVM transport vodní páry TRANSPORT VODNÍ PÁRY PORÉZNÍM PROSTŘEDÍM: Ve vzduchu obsažená vodní pára samovolně difunduje do míst s nižším parciálním tlakem až
VíceOpakování
Slabé vazebné interakce Opakování Co je to atom? Opakování Opakování Co je to atom? Atom je nejmenší částice hmoty, chemicky dále nedělitelná. Skládá se z atomového jádra obsahujícího protony a neutrony
VíceZKOUŠKY MECHANICKÝCH. Mechanické zkoušky statické a dynamické
ZKOUŠKY MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ MATERIÁLŮ Mechanické zkoušky statické a dynamické Úvod Vlastnosti materiálu, lze rozdělit na: fyzikální a fyzikálně-chemické; mechanické; technologické. I. Mechanické vlastnosti
VíceObecný Hookeův zákon a rovinná napjatost
Obecný Hookeův zákon a rovinná napjatost Základní rovnice popisující napěťově-deformační chování materiálu při jednoosém namáhání jsou Hookeův zákon a Poissonův zákon. σ = E ε odtud lze vyjádřit také poměrnou
VícePolymery lze rozdělit podle několika kritérií. Podle původu rozlišujeme polymery přírodní a syntetické. Přírodní polymery jsou:
MAKROMOLEKULÁRNÍ LÁTKY (POLYMERY) Makromolekuly jsou molekulové systémy složené z velkého počtu atomů vázaných chemickými vazbami do dlouhých řetězců. Tyto řetězce tvoří pravidelně se opakující části,
VíceSTRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK
STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK 1. Druhy pevných látek AMORFNÍ nepravidelné uspořádání molekul KRYSTALICKÉ pravidelné uspořádání molekul krystalická mřížka polykrystaly více jader (krystalových zrn),
VíceVISKOZITA A POVRCHOVÉ NAPĚTÍ
VISKOZITA A POVRCHOVÉ NAPĚTÍ TEORETICKÝ ÚVOD V proudící reálné tekutině se projevuje mezi elementy tekutiny vnitřní tření. Síly tření způsobí, že rychlejší vrstva tekutiny se snaží zrychlit vrstvu pomalejší
VíceEnergie v chemických reakcích
Energie v chemických reakcích Energetická bilance reakce CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl rozštěpení vazeb vznik nových vazeb V chemických reakcích dochází ke změně vazeb mezi atomy. Vazebná energie uvolnění
VíceVÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast. Termika Číslo a název materiálu VY_32_INOVACE_0301_0220 Anotace
VÝUKOVÝ MATERIÁL Identifikační údaje školy Vyšší odborná škola a Střední škola, Varnsdorf, příspěvková organizace Bratislavská 2166, 407 47 Varnsdorf, IČO: 18383874 www.vosassvdf.cz, tel. +420412372632
Více3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov
3.2 Základy pevnosti materiálu Ing. Pavel Bělov 23.5.2018 Normálové napětí představuje vazbu, která brání částicím tělesa k sobě přiblížit nebo se od sebe oddálit je kolmé na rovinu řezu v případě že je
VíceOBECNÁ CHEMIE. Kurz chemie pro fyziky MFF-UK přednášející: Jaroslav Burda, KChFO.
OBECNÁ CHEMIE Kurz chemie pro fyziky MFF-UK přednášející: Jaroslav Burda, KChFO burda@karlov.mff.cuni.cz HMOTA, JEJÍ VLASTNOSTI A FORMY Definice: Každý hmotný objekt je charakterizován dvěmi vlastnostmi
VíceKapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky
Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky Metalické roztavené kovy, ionty + elektrony, elektrostatické síly Iontové roztavené soli, FLINAK (LiF + NaF + KF), volně pohyblivé anionty a kationty, iontová
VíceMolekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů
Molekulová fyzika a termika Přehled základních pojmů Kinetická teorie látek Vychází ze tří experimentálně ověřených poznatků: 1) Látky se skládají z částic - molekul, atomů nebo iontů, mezi nimiž jsou
VícePřednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno
Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno JAMES WATT 19.1.1736-19.8.1819 Termodynamika principy, které vládnou přírodě Obsah přednášky Vysvětlení základních
VíceHLINÍK A JEHO SLITINY
HLINÍK A JEHO SLITINY Označování hliníku a jeho slitin dle ČSN EN a) Označování hliníku a slitin hliníku pro tváření dle ČSN EN 573-1 až 3 Tyto normy platí pro tvářené výrobky a ingoty určené ke tváření
VíceKontraktantní/dilatantní
Kontraktantní/dilatantní plasticita - úhel dilatance směr přírůstku plastické deformace Na základě experimentálního měření dospěl St. Venant k závěru, že směry hlavních napětí jsou totožné se směry přírůstku
VíceNespojitá vlákna. Technická univerzita v Liberci kompozitní materiály 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008
Nespojitá vlákna Technická univerzita v Liberci kompozitní materiály 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008 Vliv nespojitých vláken Zabývejme se nyní uspořádanými nespojitými vlákny ( 1D systém) s tahovým
VícePRUŽNOST A PLASTICITA I
Otázky k procvičování PRUŽNOST A PLASTICITA I 1. Kdy je materiál homogenní? 2. Kdy je materiál izotropní? 3. Za jakých podmínek můžeme použít princip superpozice účinků? 4. Vysvětlete princip superpozice
VíceDynamika tekutin popisuje kinematiku (pohyb částice v času a prostoru) a silové působení v tekutině.
Dynamika tekutin popisuje kinematiku (pohyb částice v času a prostoru) a silové působení v tekutině. Přehled proudění Vazkost - nevazké - vazké (newtonské, nenewtonské) Stlačitelnost - nestlačitelné (kapaliny
Více3. Termická analýza. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253
3. Termická analýza Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253 1 DMA Dynamicko-mechanická analýza měření tvrdosti a tuhosti materiálů měření viskozity vzorku na materiál je
VíceKapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky
Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky Metalické roztavené kovy, ionty + elektrony, elektrostatické síly Iontové roztavené soli, FLINAK (LiF + NaF + KF), volně pohyblivé anionty a kationty, iontová
Více2. Molekulová stavba pevných látek
2. Molekulová stavba pevných látek 2.1 Vznik tuhého tělesa krystalizace Při přeměně kapaliny v tuhou látku vzniknou nejprve krystalizační jádra, v nichž nastává tuhnutí kapaliny. Ochlazování kapaliny se
VíceZákony ideálního plynu
5.2Zákony ideálního plynu 5.1.1 Ideální plyn 5.1.2 Avogadrův zákon 5.1.3 Normální podmínky 5.1.4 Boyleův-Mariottův zákon Izoterma 5.1.5 Gay-Lussacův zákon 5.1.6 Charlesův zákon 5.1.7 Poissonův zákon 5.1.8
VíceCVIČENÍ 3: VLHKÝ VZDUCH A MOLLIÉRŮV DIAGRAM
CVIČENÍ 3: VLHKÝ VZDUCH A MOLLIÉRŮV DIAGRAM Co to je vlhký vzduch? - vlhký vzduch je směsí suchého vzduchu a vodní páry okupující společný objem - vodní pára ve směsi může měnit formu z plynné na kapalnou
VíceVýroba tablet. Inženýrství chemicko-farmaceutických výrob. Lisování tablet. POMOCNÉ LÁTKY (kluzné látky, rozvolňovadla) LÉČIVÉ LÁTKY
Lisování tablet Výroba tablet GRANULÁT POMOCNÉ LÁTKY (kluzné látky, rozvolňovadla) LÉČIVÉ LÁTKY POMOCNÉ LÁTKY plniva, suchá pojiva, kluzné látky, rozvolňovadla tabletování z granulátu homogenizace TABLETOVINA
VíceMechanika tekutin. Hydrostatika Hydrodynamika
Mechanika tekutin Hydrostatika Hydrodynamika Hydrostatika Kapalinu považujeme za kontinuum, můžeme využít předchozí úvahy Studujeme kapalinu, která je v klidu hydrostatika Objem kapaliny bude v klidu,
VíceNespojitá vlákna. Nanokompozity
Nespojitá vlákna Nanokompozity Pro 5. ročník nanomateriály Fakulta mechatroniky Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010 Vliv nespojitých vláken Uspořádaná
Více